LOEWE Jahresbericht 2012 - Hessisches Ministerium für ...

9 Bewilligte Projekte 5. Förderstaffel (zentrum und Schwerpunkte)
atomaren Transport von stofflichen Komponenten und deren räumlicher Umverteilung – oft zusätzlich mit
dem Wechsel aus einer Phase („Transportphase“) in eine andere Phase („Speicherphase“) – verbunden.
Fast immer spielen innere Grenzflächen eine entscheidende Rolle für die Speicherprozesse. Die besondere
und komplexe Rolle der Grenzflächen bildet den Ausgangspunkt für den LOEWE-Schwerpunkt.
analoge Grenzflächenphänomene eine wichtige Rolle spielen. Im
Zentrum steht weniger eine spezielle Anwendung, sondern die
Grenzfläche, ihre Eigenschaften, an ihr ablaufende Prozesse sowie
physikalisch-chemische Konzepte möglichst allgemeiner Natur.
In den letzten Jahren haben die beteiligten Arbeitsgruppen sehr erfolgreich einen wissenschaftlichen
Schwerpunkt im Bereich der Elektrochemie, der elektrochemisch orientierten Materialforschung und der
Physik von Mikro- und Nanostrukturen aufgebaut, umfangreiche Drittmittel im Umfeld der Förderung der
„Elektromobilität“ eingeworben und intensive Brücken zu zahlreichen externen Partnern aufgebaut. Der
LOEWE-Schwerpunkt STORE-E bündelt und fokussiert diese Stärken thematisch und baut damit das Profil
im Bereich der „elektrochemischen Materialforschung“ sichtbar aus. Es entsteht ein Schwerpunkt, dessen
Orientierung ein Alleinstellungsmerkmal und der Ausgangspunkt für weitere Initiativen ist. Die enge
Anbindung der IHK Gießen-Friedberg und regionaler Industrieunternehmen dient dazu, ökonomische
Perspektiven frühzeitig auszuloten.
Der LOEWE-Schwerpunkt STORE-E verfolgt vor diesem Hintergrund
der Leitidee folgende Teilziele in den fünf Projektbereichen:
• ein verbessertes Verständnis der Rolle innerer Grenzflächen in
metallspeichernden Batterieelektroden und die Identifikation
von zukunftsträchtigen Stoffsystemen,
• ein tieferes Verständnis des Einflusses der Grenzfläche auf die
Speichereffekte in Speicherkatalysatoren und Konzepte für verbesserte
Katalysatoren,
• die Herstellung von Elektroden für elektrochemische Konden-
156 satoren mit verbesserten Speichereigenschaften (Kapazität und werden.
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Wissenschaftliche Ziele / Publika tions ziele
Das Ziel des LOEWE-Schwerpunkts ist es, die Grundlagen von stofflichen Speichereffekten in ausgewählten,
strukturell und chemisch komplexen Systemen, in denen der Einfluss innerer Grenzflächen dominiert, als
Funktionsprinzip elektrischer und elektrochemischer Systeme zu untersuchen und zu verstehen. Im Mittelpunkt
stehen damit Phänomene und Systeme, die der Energiespeicherung bzw. -effizienz dienen. Naheliegende
physikalisch-chemische Phänomene z. B. im Bereich der Elektrochemie werden verfolgt, wenn hier
Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme
der Wabenstruktur eines mesoporösen
Materials, dessen physikalisch-chemische
Eigenschaften von Grenzflächen geprägt
Kinetik) und das Verständnis der Speichereffekte,
• die Präparation und Analyse von Modellsystemen für die drei
Speicherphänomene, die aufgrund ihrer einfachen Geometrie, Mikrostruktur und definierten chemischen
Zusammensetzung eine weitreichende qualitative und quantitative Modellierung erlauben,
• die Beschreibung dieser Modellsysteme mit theoretischen Konzepten.
Im Förderzeitraum sind Publikationen in einschlägigen Fachzeitschriften sowie Übersichtsarbeiten zu den
Projektarbeiten geplant.
Viele der im LOEWE-Schwerpunkt STORE-E betrachteten Materialien sind luftempfindlich und
müssen in sogenannten Handschuhboxen unter Schutzatmosphäre untersucht werden.
Weitere Ziele
Organisatorische Ziele/Kooperationsziele
Der Programmrat entscheidet über die wissenschaftliche Ausrichtung des LOEWE-Schwerpunktes und
besteht aus dem Koordinator, seinem Vertreter, dem administrativen Koordinator, den Sprechern der
Projektbereiche und des Industriebeirates. Der Programmrat trifft sich halbjährlich und Projekttreffen aller
beteiligten Wissenschaftler finden quartalsweise statt. Der Kooperationsvertrag zwischen den beteiligten
Hochschulen Justus-Liebig-Universität Gießen, Philipps-Universität Marburg und Technische Hochschule
Mittelhessen wurde am 1. Oktober 2012 unterzeichnet.
Mit dem Ziel der Intensivierung der Zusammenarbeit wird ein Industriebeirat aus Vertretern interessierter
Industrieunternehmen (BASF SE, Schunk AG, Heraeus AG, Umicore AG & Co. KG, SCHMID Group) eingerichtet,
der das Projektkonsortium berät und anwendungsorientierte Problemstellungen identifiziert.
Die Ausrichtung von zwei nationalen/internationalen Workshops zu zentralen Themen des Schwerpunkts:
„Electrochemical Thin Film Cells“ und „Electrochemistry meets Physics“ ist geplant.
Im Rahmen des LOEWE-Schwerpunkts ist die Anschaffung eines Rechnerclusters sowie eines „Tip enhanced
Raman spectrometer“ (TERS) als Großgeräte beantragt. Die methodische Stärke des Konsortiums
wird durch die Etablierung der neuen Methodenplattformen „Dünnschichtsynthese“ und „Festkörpertheorie“
innerhalb des Gießener Laboratoriums für Materialforschung (LaMa) weiter ausgebaut. Es wird
darüber hinaus angestrebt, das Laboratorium für Materialforschung zu einem universitären Zentrum auszubauen,
das eng mit dem wissenschaftlichen Zentrum für Materialforschung an der Universität Marburg
(WZMW) kooperiert. Auch der Aufbau einer langfristigen Kooperation mit dem neu entstehenden Fraunhofer-Institut
(bzw. Fraunhofer-Projektgruppe) IWKS im Bereich der Substitutionsmaterialien ist geplant.
Die internationale Zusammenarbeit soll ebenso verstärkt werden, u. a. durch Kooperationen mit Einrichtungen
in Europa und Übersee.